JP6759016B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、フリーホイール機能を備えた動力伝達装置に関する。

４輪駆動車においては、例えば、特許文献１に示すように、２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替え可能とし、２輪駆動状態において、従動側車輪を従動側車軸から切断されたフリー状態とし、従動側車輪から受ける走行抵抗を遮断する一方で、４輪駆動状態において、従動側車輪と従動側車軸をロック状態とし、従動側車輪にエンジンからの駆動力を伝達可能とした、フリーホイール機能を備えた動力伝達装置が採用されることがある。

このタイプの動力伝達装置は、例えば、図２に示す４輪駆動車に採用される。この４輪駆動車は、エンジン１と、変速機２と、トランスファレバー３によって切替機構４を作動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替えることが可能なトランスファ５を備えている。２輪駆動状態においては、トランスファ５から後側プロペラシャフト６ｂ、後側ディファレンシャル７ｂ、及び、後側車軸８ｂを介して後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。その一方で、４輪駆動状態においては、２輪駆動状態のときと同様に、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａ、前側ディファレンシャル７ａ、前側車軸８ａ（シャフト１１）、及び、動力伝達装置１００を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

この動力伝達装置１００は、図８及び図９に示すように、エンジン１からの駆動力によって軸周りに回転するシャフト１０１と、車輪９ａ（図２参照）とともに軸周りに回転するハブ１０２と、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転伝達を接続・遮断可能な伝達遮断機構１０３を主要な構成要素としている。シャフト１０１及び伝達遮断機構１０３は、ハブ１０２及びこのハブ１０２と一体に設けられたカバー１０４及びスピンドル１０５の内部に収納されている。シャフト１０１には、スライドギア１０６が軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられている。ハブ１０２には、スライドギア１０６と係合可能なアウタギア１０７が軸周りに一体回転可能に設けられている。

伝達遮断機構１０３は、スライドギア１０６をシャフト１０１に対して軸方向に相対移動させて、スライドギア１０６とアウタギア１０７を係合させて、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転伝達を可能とする一方で、スライドギア１０６とアウタギア１０７の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する機能を有している。

伝達遮断機構１０３には、この伝達遮断機構１０３の内部空間（負圧室）を２輪駆動負圧室１０８と４輪駆動負圧室１０９に仕切るダイヤフラム１１０が設けられている。２輪駆動負圧室１０８は、２輪駆動負圧経路１１１を介して２輪駆動負圧ポート１１２に、４輪駆動負圧室１０９は、４輪駆動負圧経路１１３を介して４輪駆動負圧ポート１１４にそれぞれ接続されている。ダイヤフラム１１０の２輪駆動負圧室１０８側には磁性材料からなる円板状の受圧板１１５が、４輪駆動負圧室１０９側にはピストン１１６がそれぞれ併設されている。ダイヤフラム１１０、受圧板１１５、及び、ピストン１１６は、リベット１１７で一体化されており、ダイヤフラム１１０の軸方向の移動に伴って、受圧板１１５及びピストン１１６は軸方向に移動するようになっている。

カバー１０４の内部には、磁性材料からなるヨーク１１８が固定されており、このヨーク１１８の内周端部に、受圧板１１５に臨むように起立する円筒状の吸着部１１８ａが形成されている。ヨーク１１８には磁石１１９が併設されており、この磁石１１９によってヨーク１１８（吸着部１１８ａ）には磁性が付与されている。ヨーク１１８と受圧板１１５との間には、コイルばね１２０が介装されている。このコイルばね１２０は、受圧板１１５（ダイヤフラム１１０、ピストン１１６）をヨーク１１８と離間させる方向に付勢している。ピストン１１６の外周縁側には、スライドギア１０６が軸方向に一体移動可能に設けられており、ピストン１１６の軸方向への移動に伴って、スライドギア１０６も同方向に移動する。

２輪駆動状態（図８参照）においては、２輪駆動負圧室１０８が負圧状態とされて、ダイヤフラム１１０が２輪駆動負圧室１０８側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１０６とアウタギア１０７の係合が解除されて、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられるとともに、図１０に示すように、受圧板１１５が磁性を有するヨーク１１８の吸着部１１８ａに磁力によって吸着される。２輪駆動状態への切り替えが完了すると、２輪駆動負圧室１０８は大気開放され、ヨーク１１８の吸着力のみによって２輪駆動状態が維持される。

その一方で、４輪駆動状態（図９参照）においては、４輪駆動負圧室１０９が負圧状態とされて、ダイヤフラム１１０が４輪駆動負圧室１０９側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１０６とアウタギア１０７が係合して、シャフト１０１からハブ１０２への回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。４輪駆動状態への切り替えが完了すると、４輪駆動負圧室１０９が大気開放され、コイルばね１２０の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。

このように、２輪駆動状態又は４輪駆動状態への切り替えとともに、各負圧室１０８、１０９を大気開放することによって、各負圧室１０８、１０９の気密を確保するシール材１２１、１２２、１２３に常に負荷がかかって、その劣化が進行したり、負圧によって装置内部に泥水が吸い込まれたりするのを防止している。

特開平１０−２７８６２１号公報

特許文献１（及び図８）に係る構成に採用されるヨークは、併設された磁石によって磁化される磁性材料であり、その加工工程で磁性が変化すると、ヨークとしての機能を発揮することができない。このため、ヨークの加工は、旋削加工ではなく、磁性に比較的影響を与えにくいプレス加工によって行なわれる。ところが、プレス加工は、旋削加工と比較して高い加工精度を確保しにくく、受圧板を吸着するヨークの吸着部の加工精度が不十分となることがある。この場合、受圧板と吸着部が軸方向に相対的に傾斜して、円環状の吸着部の全周に亘って受圧板を吸着することができず、２輪駆動状態を安定的に維持することができない虞がある。

そこで、この発明は、４輪駆動車の駆動切替状態を安定的に維持することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、スライドギアが軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられた、駆動源からの駆動力によって軸周りに回転するシャフトと、前記スライドギアと係合可能なアウタギアが軸周りに一体回転可能に設けられた、車輪とともに軸周りに回転するハブと、前記スライドギアを前記シャフトに対して軸方向に相対移動させて、前記スライドギアと前記アウタギアを係合させて、前記シャフトと前記ハブとの間の回転伝達を可能とする一方で、前記スライドギアと前記アウタギアの係合を解除して、前記回転伝達を遮断する伝達遮断機構と、を備え、前記伝達遮断機構が、前記シャフト側又は前記ハブ側の一方側に設けられ、磁石によって磁力を付与されるヨークと、前記シャフト側又は前記ハブ側の他方側に設けられ、前記係合の解除の際に前記ヨークに吸着される吸着部材と、前記ヨークへの前記吸着部材の吸着力によって変形して、前記ヨークと前記吸着部材の軸方向の相対的な傾斜を補正して、前記ヨークの吸着部全体で均等に前記吸着部材を吸着させる傾斜補正機構と、を有する動力伝達装置を構成した。

このように、ヨークと吸着部材の軸方向の相対的な傾斜を補正することによって、ヨークで吸着部材を確実に吸着することができる。このため、４輪駆動車の駆動切替状態（４輪駆動状態又は２輪駆動状態）を安定的に維持することができる。

前記構成においては、前記伝達遮断機構が、前記吸着部材を軸方向に駆動する際に負圧とする負圧室を、前記係合の際に負圧とする係合負圧室と、前記係合の解除の際に負圧とする解除負圧室に仕切るダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを係合負圧室側に付勢する付勢部材と、前記ダイヤフラムとともに軸方向に移動する、固定部材と、をさらに有する構成とするのが好ましい。このように、ダイヤフラムで解除負圧室及び係合負圧室を形成し、負圧で係合状態と係合解除状態を切り替えることにより、その切り替えを簡便に行うことができる。

上記のように伝達遮断機構を構成した場合においては、前記傾斜補正機構が、前記吸着部材と前記固定部材との間に介装された弾性部材である構成とするのが好ましい。このように弾性部材を用いることにより、傾斜補正機構の機能を確実に発揮させることができる。

前記弾性部材を採用した構成においては、この弾性部材が、波ばね又は皿ばねである構成とするのが好ましい、これらのばねは、構造が単純であって不具合が生じにくく信頼性が高いため、傾斜補正機構の機能を確実に発揮させるとともに、低コスト化を図ることができる。

この発明に係る動力伝達装置は、シャフトとハブとの間の回転伝達を接続又は遮断する伝達遮断機構に、ヨークと吸着部材との間の軸方向の相対的な傾斜を補正する傾斜補正機構を採用したので、ヨークで吸着部材を確実に吸着することができる。このため、４輪駆動車の駆動切替状態を安定的に維持することができる。

この発明に係る動力伝達装置の一実施形態を示す縦断面図 図１に示す動力伝達装置を採用した４輪駆動車の一例を示す全体構成図 傾斜補正機構の要部を示す縦断面図であって、弾性部材として（ａ）は波ばねを採用した場合、（ｂ）は皿ばねを採用した場合 図１に示す動力伝達装置の要部を示す縦断面図（２輪駆動状態） 図１に示す動力伝達装置の要部を示す縦断面図（４輪駆動状態） 傾斜補正機構の要部を示す縦断面図（ヨークと受圧板との間の軸方向の相対的な傾斜がない場合） 傾斜補正機構の要部を示す縦断面図（ヨークと受圧板との間の軸方向の相対的な傾斜がある場合） 従来技術に係る動力伝達装置の一例（２輪駆動状態）を示す縦断面図 従来技術に係る動力伝達装置の一例（４輪駆動状態）を示す縦断面図 図８に示す動力伝達装置の要部を示す縦断面図

この発明に係る動力伝達装置１０の一実施形態を図１に示す。この動力伝達装置は、例えば、図２に示す４輪駆動車に採用される。この４輪駆動車は、上記において説明したように、エンジン１と、変速機２と、トランスファレバー３によって切替機構４を作動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替えることが可能なトランスファ５を備えている。

２輪駆動状態においては、トランスファ５から後側プロペラシャフト６ｂ、後側ディファレンシャル７ｂ、及び、後側車軸８ｂを介して後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。その一方で、４輪駆動状態においては、２輪駆動状態のときと同様に、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａ、前側ディファレンシャル７ａ、前側車軸８ａ（シャフト１１）、及び、動力伝達装置１０を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

この動力伝達装置１０は、駆動源１としてのエンジン（以下において、駆動源１と同じ符号を付する。）の駆動力によって軸周りに回転するシャフト１１と、車輪９ａ（図２参照）とともに軸周りに回転するハブ１２と、シャフト１１とハブ１２との間の回転伝達を接続・遮断可能な伝達遮断機構１３を主要な構成要素としている。シャフト１１及び伝達遮断機構１３は、ハブ１２及びこのハブ１２と一体に設けられたカバー１４及びスピンドル１５の内部に収納されている。ハブ１２とカバー１４は、ボルト１６によって一体に締結されている。ハブ１２とスピンドル１５の間には、軸受１７が介在して設けられており、ハブ１２とスピンドル１５は、軸周りに相対回転可能となっている。また、シャフト１１にはブッシュ１８が設けられており、このシャフト１１がスピンドル１５に対してスムーズに軸周りに回転し得るようになっている。

シャフト１１には、スライドギア１９が設けられている。シャフト１１にはガイド溝１１ａが、スライドギア１９にはこのガイド溝１１ａによってガイドされるガイド突起１９ａが形成されており、スライドギア１９はシャフト１１に対して軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能となっている。ハブ１２には、スライドギア１９と係合可能なアウタギア２０が、このハブ１２と軸周りに一体回転可能に設けられている。

伝達遮断機構１３は、スライドギア１９をシャフト１１に対して軸方向に相対移動させることによって、スライドギア１９とアウタギア２０を係合し、シャフト１１とハブ１２との間の回転伝達を可能とする一方で、スライドギア１９とアウタギア２０の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する機能を有している。

伝達遮断機構１３には、この伝達遮断機構１３の内部空間（負圧室）を、スライドギア１９とアウタギア２０の係合を解除する際に負圧となる解除負圧室２１としての２輪駆動負圧室（以下において、解除負圧室２１と同じ符号を付する。）と、スライドギア１９とアウタギア２０を係合させる際に負圧となる係合負圧室２２としての４輪駆動負圧室（以下において、係合負圧室２２と同じ符号を付する。）に仕切るダイヤフラム２３が設けられている。

２輪駆動負圧室２１は、２輪駆動負圧経路２４を介して２輪駆動負圧ポート２５に、４輪駆動負圧室２２は、４輪駆動負圧経路２６を介して４輪駆動負圧ポート２７にそれぞれ接続されている。２輪駆動負圧経路２４及び４輪駆動負圧経路２６には、タイマ制御される遮断弁（図示せず）が設けられている。この遮断弁は、２輪駆動負圧経路２４又は４輪駆動負圧経路２６の負圧が、予めタイマ設定した所定時間を経過したときに作動して、負圧状態の２輪駆動負圧室２１又は４輪駆動負圧室２２を大気開放するようになっている。

ダイヤフラム２３の２輪駆動負圧室２１側には受圧板２８が、４輪駆動負圧室２２側にはピストン２９がそれぞれ併設されている。受圧板２８の２輪駆動負圧室２１側には、周方向断面がＳ字形の固定部材３０が設けられている。この固定部材３０の外周方向端部側には、スライドギア１９とアウタギア２０の係合の解除の際に後述するヨーク３１に吸着される吸着部材３２が設けられている。

固定部材３０と吸着部材３２との間には、傾斜補正機構３３として機能する弾性部材（以下において、傾斜補正機構３３と同じ符号を付する。）が介装されている。すなわち、吸着部材３２は、弾性部材３３によって、固定部材３０に対しフローティング固定（外力が作用することによって、固定部材３０に対して傾斜可能な固定）されている。この弾性部材３３として、図３（ａ）に示す波ばね３３ａを採用することができる。あるいは、波ばね３３ａの代わりに、図３（ｂ）に示す皿ばね３３ｂを採用することもできる。この波ばね３３ａや皿ばね３３ｂは、構造が単純であって不具合が生じにくく信頼性が高いため、傾斜補正機構３３としての機能を確実に発揮させるとともに、低コスト化を図ることができる。

ダイヤフラム２３、受圧板２８、ピストン２９、及び、固定部材３０は、リベット３４で一体化されており、ダイヤフラム２３の軸方向の移動に伴って、受圧板２８、ピストン２９、固定部材３０、及び、この固定部材３０に設けられた弾性部材３３と吸着部材３２は軸方向に一体に移動するようになっている。

カバー１４の内部には、磁性材料からなるヨーク３１が固定されており、このヨーク３１の内周端部に、受圧板２８に臨むように起立する円環状の吸着部３１ａが形成されている。ヨーク３１には磁石３５が併設されており、この磁石３５によってヨーク３１（吸着部３１ａ）には磁性が付与されている。ヨーク３１と受圧板２８との間には、付勢部材３６としてのコイルばね（以下において、付勢部材３６と同じ符号を付する。）が介装されている。このコイルばね３６は、受圧板２８（ダイヤフラム２３、固定部材３０、弾性部材３３、吸着部材３２、及び、ピストン２９）をヨーク３１と離間させる方向に付勢している。ピストン２９の外周縁側には、スライドギア１９が軸方向に一体移動可能に設けられており、ピストン２９の軸方向の移動に伴って、スライドギア１９も同方向に移動する。

２輪駆動負圧室２１を負圧状態とすると、図４に示すように、ダイヤフラム２３が２輪駆動負圧室２１側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１９とアウタギア２０の係合が解除されて、シャフト１１とハブ１２との間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、２輪駆動負圧経路２４に設けられたタイマが作動し、２輪駆動負圧室２１は大気開放される。そして、吸着部材３２が磁性を有するヨーク３１の吸着部３１ａに磁力によって吸着され、この吸着力のみによって２輪駆動状態が維持される。

その一方で、４輪駆動負圧室２２を負圧状態とすると、図５に示すように、ダイヤフラム２３が４輪駆動負圧室２２側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１９とアウタギア２０が係合して、シャフト１１からハブ１２への回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、４輪駆動負圧経路２６に設けられたタイマが作動し、４輪駆動負圧室２２は大気開放される。そして、コイルばね３６の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。

このように、２輪駆動状態又は４輪駆動状態への切り替えとともに、２輪駆動負圧室２１及び４輪駆動負圧室２２を大気開放することによって、各負圧室２１、２２の気密を確保するシール材３７、３８、３９に常に負荷がかかって、その劣化が進行したり、負圧によって装置内部に泥水が吸い込まれたりするのを極力防止することができる。

このヨーク３１は、併設された磁石３５によって磁化される磁性材料であり、その加工工程で磁性が変化すると、ヨーク３１としての機能を発揮することができない。このため、ヨーク３１の加工は、旋削加工ではなく、磁性に比較的影響を与えにくいプレス加工によって行なわれる。プレス加工の加工精度が十分あれば、図６に示すように、２輪駆動状態において、ヨーク３１の吸着部３１ａの周方向全体で吸着部材３２を吸着することができる。ところが、プレス加工は、旋削加工と比較して高い加工精度を確保しにくく、ヨーク３１の吸着部３１ａの加工精度が不十分となることがあり、ヨーク３１と吸着部材３２が、それぞれ軸方向にリジッドに設けられていると、安定した吸着状態が得られない虞がある。

これに対し、本実施形態に係る構成のように、固定部材３０と吸着部材３２の間に弾性部材３３を介装することによって、図７に示すように、ヨーク３１と吸着部材３２との間の吸着力によって弾性部材３３が変形し、ヨーク３１と吸着部材３２との間の軸方向の相対的な傾斜が補正され、ヨーク３１で吸着部材３２を確実に吸着することができる。このため、駆動機構の切り替え状態（この構成においては、２輪駆動状態）を安定的に維持することができる。

上記の実施形態に係る動力伝達装置１０はあくまでも例示であって、４輪駆動車の駆動切替状態（２輪駆動状態又は４輪駆動状態）を安定的に維持する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置等を適宜変更することができる。

１ 駆動源（エンジン）
９（９ａ） 車輪（前輪）
１１ シャフト
１２ ハブ
１３ 伝達遮断機構
１９ スライドギア
２０ アウタギア
２１ 解除負圧室（２輪駆動負圧室）
２２ 係合負圧室（４輪駆動負圧室）
２３ ダイヤフラム
３０ 固定部材
３１ ヨーク
３１ａ 吸着部
３２ 吸着部材
３３ 傾斜補正機構（弾性部材）
３３ａ 波ばね
３３ｂ 皿ばね
３５ 磁石
３６ 付勢部材（コイルばね）

Claims (4)

1. スライドギア（１９）が軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられた、駆動源（１）からの駆動力によって軸周りに回転するシャフト（１１）と、
   前記スライドギア（１９）と係合可能なアウタギア（２０）が軸周りに一体回転可能に設けられた、車輪（９）とともに軸周りに回転するハブ（１２）と、
   前記スライドギア（１９）を前記シャフト（１１）に対して軸方向に相対移動させて、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）を係合させて、前記シャフト（１１）と前記ハブ（１２）との間の回転伝達を可能とする一方で、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する伝達遮断機構（１３）と、
   を備え、前記伝達遮断機構（１３）が、
   前記シャフト（１１）側又は前記ハブ（１２）側の一方側に設けられ、磁石（３５）によって磁力を付与されるヨーク（３１）と、
   前記シャフト（１１）側又は前記ハブ（１２）側の他方側に設けられ、前記係合の解除の際に前記ヨーク（３１）に吸着される吸着部材（３２）と、
   前記ヨーク（３１）への前記吸着部材（３２）の吸着力によって変形して、前記ヨーク（３１）と前記吸着部材（３２）の軸方向の相対的な傾斜を補正して、前記ヨーク（３１）の吸着部（３１ａ）全体で均等に前記吸着部材（３２）を吸着させる傾斜補正機構（３３）と、
   を有する動力伝達装置。
2. 前記伝達遮断機構（１３）が、
   前記吸着部材（３２）を軸方向に駆動する際に負圧とする負圧室を、前記係合の際に負圧とする係合負圧室（２２）と、前記係合の解除の際に負圧とする解除負圧室（２１）に仕切るダイヤフラム（２３）と、
   前記ダイヤフラム（２３）を係合負圧室（２２）側に付勢する付勢部材（３６）と、
   前記ダイヤフラム（２３）とともに軸方向に移動する、固定部材（３０）と、
   をさらに有する請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記傾斜補正機構（３３）が、前記吸着部材（３２）と前記固定部材（３０）との間に介装された弾性部材（３３）である請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記弾性部材（３３）が、波ばね（３３ａ）又は皿ばね（３３ｂ）である請求項３に記載の動力伝達装置。

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